化工廠各工藝設(shè)備之間通?？抗艿肋M(jìn)行連接。因此，管道被譽(yù)為化工廠設(shè)備單中的“血管”，充當(dāng)著各項(xiàng)工藝介質(zhì)輸送的職責(zé)，在運(yùn)行過(guò)程中管道的破壞往往是由腐蝕引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因?yàn)榻饘俑g引起的損失超過(guò)400億元。因此對(duì)管道的腐蝕開(kāi)展研究具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

高效的腐蝕監(jiān)測(cè)及預(yù)警能力，可以有效預(yù)防管道腐蝕，從而避免相關(guān)事故的發(fā)生。管道在運(yùn)行過(guò)程中，面臨著介質(zhì)沖刷、酸性離子腐蝕以及氫腐蝕。管道腐蝕隨工藝環(huán)境及工藝介質(zhì)的不同而發(fā)生變化，腐蝕機(jī)理也較為復(fù)雜。改進(jìn)工藝條件、設(shè)備材料可提高管道的安全管理，除此之外，通過(guò)預(yù)測(cè)腐蝕速率提前預(yù)警管道的腐蝕失效也可以為安全管理人員制定管道維修管理計(jì)劃提供有力的理論依據(jù)。

一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模仿大腦中神經(jīng)元和突觸的結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化為如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隱藏層及權(quán)值函數(shù)的存在，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性大為提高。在訓(xùn)練過(guò)程中，輸入層的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)權(quán)值求和后輸送到下一層的神經(jīng)元當(dāng)中，然后經(jīng)過(guò)激活函數(shù)映射后具備了非線(xiàn)性的表達(dá)能力。

圖1 三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

二、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上對(duì)序列特征的數(shù)據(jù)做了改進(jìn)，將隱藏層的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)通過(guò)新的權(quán)值連接起來(lái)，使得隱藏層之間的神經(jīng)元不在是獨(dú)立的個(gè)體，而是與序列前一步的神經(jīng)元相關(guān)，如圖2所示。

圖2 三層RNN示意圖

權(quán)值連接使隱藏層的神經(jīng)元具有攜帶一序列神經(jīng)元信息和處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)的能力。其中，隱藏層神經(jīng)元的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：S(t)=f[wx·x(t)+ws·x(t-1)]，式中：S(t)為t時(shí)刻隱藏層神經(jīng)元的值；f(x)為激活函數(shù)；w為權(quán)值；x(t)為t時(shí)刻輸入端的時(shí)間序列值。對(duì)于輸出層來(lái)說(shuō)，其滿(mǎn)足數(shù)學(xué)表達(dá)式：y(t)=g[wy·S(t)]，式中：y(t)為t時(shí)刻輸出層的結(jié)果；g(x)為激活函數(shù)；w為權(quán)值。將時(shí)序數(shù)據(jù)作為輸入層輸入到RNN中進(jìn)行訓(xùn)練預(yù)測(cè)建模，下一時(shí)刻輸出端數(shù)據(jù)y(t+1)就由當(dāng)前時(shí)刻輸出端數(shù)據(jù)y(t)及(t-n)時(shí)刻的輸入端數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)權(quán)值訓(xùn)練后得到。訓(xùn)練結(jié)束即完成腐蝕速率的RNN時(shí)序模型建立，根據(jù)此模型就可以計(jì)算出下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道腐蝕速率的預(yù)測(cè)。

三、案例演示

采用某化工廠腐蝕探針監(jiān)測(cè)到的1000小時(shí)內(nèi)的腐蝕速率數(shù)據(jù)建立RNN時(shí)序模型并對(duì)其有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。選取前90%數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行RNN建模運(yùn)算，后10%數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)以驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的有效性。在RNN訓(xùn)練建模過(guò)程中，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的前七組數(shù)據(jù)作為輸入端數(shù)據(jù)，第八組數(shù)據(jù)作為輸出端數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。隱藏層神經(jīng)元數(shù)量設(shè)置為15個(gè)，迭代次數(shù)為2000次。訓(xùn)練結(jié)果如圖3所示

圖3 訓(xùn)練數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果

從圖3中可以看出，經(jīng)過(guò)迭代訓(xùn)練之后，基于RNN的輸出值能夠擬合訓(xùn)練數(shù)據(jù)的真實(shí)值。因此，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的RNN的輸出結(jié)果可以反映訓(xùn)練數(shù)據(jù)中腐蝕速率的變化規(guī)律。

圖4 訓(xùn)練數(shù)據(jù)擬合結(jié)果的相對(duì)誤差

由圖4可以看出，訓(xùn)練數(shù)據(jù)擬合結(jié)果的相對(duì)誤差較小，因此可認(rèn)為此時(shí)通過(guò)RNN已經(jīng)構(gòu)建起了以900組腐蝕速率訓(xùn)練數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型，且該模型已學(xué)習(xí)到了腐蝕速率的變化規(guī)律。將腐蝕速率后10%的數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證RNN預(yù)測(cè)模型的有效性。將測(cè)試數(shù)據(jù)中的前七組數(shù)據(jù)作為輸入端數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練完畢的RNN模型當(dāng)中，輸出結(jié)果即為預(yù)測(cè)結(jié)果，將其與第八組數(shù)據(jù)即真實(shí)值進(jìn)行比較，結(jié)果如圖5所示。

圖5 測(cè)試數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果

從測(cè)試數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果可以看到，基于RNN預(yù)測(cè)的腐蝕速率與真實(shí)的腐蝕速率趨勢(shì)一致，預(yù)測(cè)結(jié)果反映了腐蝕速率的變化規(guī)律。測(cè)試數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值之間的最大相對(duì)誤差在15%以?xún)?nèi)，如圖6所示。并且計(jì)算得到二者的均方誤差為0.00824%。

圖6 測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差

因此，測(cè)試數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果可以證明通過(guò)RNN建立的腐蝕速率預(yù)測(cè)模型的有效性，該RNN模型可以根據(jù)前7小時(shí)的腐蝕速率預(yù)測(cè)第八個(gè)小時(shí)的腐蝕速率，為工廠的腐蝕預(yù)警管理決策提供信息。

四、結(jié)論

RNN隱藏層神經(jīng)元可以傳遞前序列數(shù)據(jù)的信息到下一層神經(jīng)元中，這為腐蝕速率的預(yù)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。將現(xiàn)場(chǎng)腐蝕探針監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為研究數(shù)據(jù)輸入RNN中進(jìn)行訓(xùn)練建模以及驗(yàn)證。結(jié)果表明RNN在經(jīng)過(guò)迭代訓(xùn)練后，可以學(xué)習(xí)腐蝕速率的變化特征，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的腐蝕速率，為現(xiàn)場(chǎng)腐蝕決策提供有效的預(yù)警信息。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以?xún)?nèi)免費(fèi)送貨上門(mén)。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷(xiāo)部，由專(zhuān)業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買(mǎi)通道

零售：購(gòu)買(mǎi)50kg以?xún)?nèi)，線(xiàn)上購(gòu)買(mǎi)，抖店直接下單購(gòu)買(mǎi)。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專(zhuān)用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。